又到了度假季。欧洲人视度假如朝圣,办公室常常连一半都坐不满,勉强到的也是懒洋洋。
同时,还有一个小问题。
我们部门单独的小办公楼不知道被哪位举报说某女厕所房顶发现霉斑。那还了得?马上找人大修。于是两层的共8个厕所只男女分别留一个给大家。然后又被投诉,说法律规定15个人必须有一个厕所,我们这样根本是非法办公。
公司后勤部门没办法只好租了两个Container放在楼外入口处——不料继续有人投诉,说不能让坐在办公室的同事隔窗看到谁去上厕所了会影响心情,必须给窗户加挡视线的膜。
所以这一阵子大家聊天转来转去就会转回这个话题,包括中午吃完饭8挂。
“我们男的没事,随便找个Bursch也能解决,你们女的不是很惨?”
“有什么关系?我们现在开始种树,到时候一人一丛,跟办公室一样写好个人名字。私人空间严禁打扰”。
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本来规定吃饭只给30分钟的,连老板都坐在那里笑,大家当然不看表。
8挂完毕。那谁谁可以撤了。
收到留言,说希望听我聊几句光子双缝实验,我看了一下,这不就是quantum eraser?又突然想起来陶三跟我提过光子擦除,我当时愣住了说不知道是什么,大概他想说的也是这件事。
Eraser?差点想到那个黄色笑话。
这个没什么,两个量子effect都可以拿来解释,interefernce(干涉)和entanglement(纠缠)。
从双缝实验(double-slit experiment)说起好了。
双缝干涉大家应该多少听说过。相干光束同时通过两个小孔,后面的屏幕上,观测到的会是一串虚线(5,7吧),肯定不会是两条。
道理很简单。干涉是粒子波的性质的体现。同频同向的波叠加出现亮纹,同频异相互相抵消出现暗纹。
你只发出一束光,得到的也是这样明暗相间的条纹——那是粒子的wave实验证明。
这没什么稀奇,稀奇的是单束光子的双缝实验再多加一点条件,会出现被称为的quantum eraser现象。即
如果你只观测粒子穿过哪个窄缝(which slit the particles go through),那么得到的结果是:
粒子(波)的干涉特征消失,只有粒子性,也就是,只观测到两个斑点。
(请忽略这张图的文字注释,那是不对的,我只是不想手绘拿它做个意思)。
按照坊间传说的是,你把摄像机放到光束,看到的是粒子性,拿开,是前面的干涉条纹也就是波动性——好像粒子知道它在被你观测一样。好神奇啊$§"%$§/&§%$&(
这一类以讹传讹,在我看来基本和什么观测会改变粒子的物理性质那些谣一样,真是让我哎呀呀呀。
有人敢说,居然也有人敢信。连陶三的经见了都得服。
再回来看实验到底是怎么做的。
我再声明,你知道which slit the particles go through这件事绝对绝对不会改变(去掉)粒子波的特征。它的实质是你的观测不再是一个波函数(同时)通过两个窄缝而是一个(你把Observer Detector放在某一个窄缝了),因此观测结果实际上是单缝衍射(one slit diffraction pattern),粒子的波动性(也就是干涉特征)当然还存在只是看起来不再那么明显(一堆在一起),给你它不存在的感觉。
再接着看。
如果你把Observer Detector放在另一个光束,结果当然是一样的。
那是什么?你只能得到两个光斑(即我上面图的示意)。
我再解释。你为了用到which slit the particles go through这个信息,同时用的是两个Observer Detector,最后的结果,等于是两次观测的叠加。而拿掉追踪到which slit the particles go through信息的Detector,则变成一个Detector对双缝实验的观测。
这里有一个量子力学里不太好理解的地方,在微观世界量子范畴,实验结果取决于你观测的对象(!!!)。
另一个可以用来解释这个实验的是量子纠缠(entanglement)。简单来说,entangled的粒子间有些信息是彼此包含的,但是在你观测之前并不知道它们互相share的是什么,只知道这件事存在(我当时应该用的是两只鞋,在打开之前,你并不知道对方是左脚还是右脚,但是你看到你的那只的那一刻,马上知道了对方的信息)。
回到双缝实验。
你将光束通过两个窄缝之后,再用crystal使它们变成一对对entangled的粒子,也就是彼此关联。每一对entangled的粒子,其各自波函数取决于它通过的是哪个窄缝(这个应该很好理解吧)。这个信息被称为,which way information,指的是entangled的粒子在哪里被生成的。
which way information在这里起的作用是,屏幕上的光斑不再显示粒子的波动性。也就是,通过两条窄缝达到屏幕上的光斑没有干涉现象。
这件事实质和上面提到的是一样的,你在用两个Detector观测,也就是只能观测到粒子性。
现在,把这个which way information信息拿掉,等于只用一个Detector,相当于eraser你的which way information,这也是“擦除”这两个子的含义。
那只能退回到光的波动性,也就是观测到的双缝干涉现象。
换句话说,粒子在屏幕上显示的永远是同样的特征,即波动性(干涉)和粒子性(一小堆)共存。这个实验的实质是,你用了不同的观测方法,两个独立Detector(包含which way information)和不包含which way information的一个Detector。
所以结果当然不一样。
再重复一遍这句话,在微观世界量子范畴,实验结果取决于你观测的对象。
关于delayed choice quantum eraser ?
那完全是另外一种观测方式。
关掉前面说的两个Detector(只显示粒子性的结果那个),使两条beam直接打到半透明白色屏幕,它起的作用是把光束打散,一部分透过去,一部分被反射(所以这个白色屏幕被称为semi-transparent。网上的图,右下角那两个白色小块)
反射那一部分的粒子是混在一起的,也就是它们这时候来自哪一个窄缝的信息(which way information)不见了。
如果只观测C,那当然能有粒子的波动性(干涉现象)出现(拿掉了which way information)。
对C点和D点的观测结果一样,都呈现粒子波动性,这个很好理解。
拿掉which way information这件事,即quantum eraser。它发生在粒子被enatngled之后。而所谓delayed choice quantum eraser里提到的delayed是指delayed发生在两束粒子达到semi-transparent的白色屏幕之后。只要你使粒子经过的路径足够长,这个条件很容易满足。
上面提到的,C和D都能观测到波动性,但是完全是不一样的PATTERN,它们图像合在一起,完全是entangled的两束粒子实验结果,也就是没有粒子的波动性出现。拿掉C当然D的结果恢复到波动性,拿掉D同理。
你当然没有rewrite the past,只是选了不同的观测对象。
如果上面的几千字都省掉,那么这个实验的本质是,你用的是不同的观测方法,当然得到的实验结果不同,而且它和quantum eraser里提到的eraser也完全没有关系(这一段可以念很多经的,越无知的,越可以撒开了念)。
很可惜那些都白念,改变不了mother nature——观测绝对绝对不会对任何物理性质有改变。
OVER。